GPS数据类型（ROS）

一. 传感器分类

• 在自动驾驶或者机器人领域，传感器的使用按照测量对象划分，可分为两大类，一类是测量自身状态，另一类测量环境状态。前者主要包含GPS，IMU和编码器；后者主要有激光雷达、毫米波雷达和相机。这里的状态主要是指位置和速度，有些传感器可以测量其他状态，例如相机可以实现物体的分类。本篇介绍GPS传感器，以及在ROS系统中如何表示GPS数据。

二. 作用

• GPS传感器，全称Global Positioning System，源自美国军方，是现在使用比较广泛的四种全球定位系统之一，其他三种分别是欧盟的“伽利略”系统，俄罗斯的“格洛纳斯”系统，以及中国北斗卫星导航系统。

三. 系统组成

• GPS与其他传感器有一个显著的不同点，其他传感器基本上是一个单独的硬件模块，而GPS是一个系统，其架构图如下:
  
• 如图所示，GPS系统包含三个部分：空间部分，地面监控部分，用户部分。空间部分主要是卫星群，向用户部分发送位置、时间等信息；地面监控部分，监视控制空间部分；用户部分接受空间部分发送的信息，根据信息计算本身的三维位置、速度和时间等。日常生活中，我们常说的GPS、或者GPS传感器其实是指GSP客户部分，即GPS接收机。为叙述方便，无特别说明，以下所说的gps均指用户部分。

四. 位置表示

• 既然要表示位置，那一定会有坐标系，GPS所采用的坐标系又称为WGS84坐标系，其原点为地球质心，z轴为国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向BIH1984.0的协议子午面和CTP赤道的交点，Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系。其数据主要包含经纬度和高度。不清楚这个坐标系具体是什么样的，也没关系，只需要知道GPS设备反馈的经纬度位置，是基于一个标准坐标系就行了，关于经纬度的概念，网上也有很多，这里不再详述，感兴趣的同学可以自行深入研究。

五. 数据格式

• 我们知道了gps设备可以测量经纬度、时间和速度等信息，那么这些信息是以什么样的格式表示呢。这里引入NMEA0183，全称National Marine Electronics Association，即美国国家海洋电子协会，这里知道他是gps设备最通用的数据输出格式就行了。NMEA0183定义了很多语句，不同的语句包含了不同的信息，目前大部分gps设备都是兼容NMEA0183的，许多与之配套的软件也是遵从此协议进行解析。关于NMEA0183协议，这里也不做深入介绍，感兴趣的同学可以自行研究。

六. ROS中GPS数据格式

sensor_msgs/NavSatFix

执行指令：

rosmsg show sensor_msgs/NavSatFix

执行效果：
ros内置消息中除基本数据类型之外，基本都会包含header消息头，header包含seq、stamp以及frame_id，分别表示序列号、时间戳和帧id，seq一般从0开始，每次增加1，表示消息序列id；stamp为时间戳，表示ros消息产生的时间。frame_id表示消息发布者，这里的frame常表示坐标系，例如gps、imu和lidar等。status代表全球定位系统类型及其状态，latitude纬度，longitude经度，altitude高度，position_covariance位置协方差，后面几项表示位置协方差类型。sensor_msgs/NavSatFix数据结构是通过解析nmea_msgs/Sentence结构而获取的。

ROS中GPS数据主要包含这四类，分别是gps 裸数据ros封装，位置，时间以及速度。并不是所有的GPS设备都有这四类数据的，具体看GPS硬件设备。

【注】：
sensor_msgs/NavSatFix:官方数据